ASPECTE PRIVIND CLASIFICAREAMECANISMELOR COMPLEXE CU CAME

1. CONSIDERAŢII GENERALE

Descentralizarea economiei, restrângerea numărului de locuri de muncă, exigenţele sporite pe piaţa muncii determină o responsabilitate sporită a şcolii tehnice în formarea specialiştilor într-o meserie. În acelaşi timp accelerarea progresului tehnic şi ştiinţific ne obligă la formarea unor noi competenţe profesionale în rândul tinerilor, în timpul şcolarizării, care să asigure înţelegerea fenomenelor tehnice, însuşirea termenilor de specialitate, într-un cuvânt realizarea unei educaţii tehnologice care să fie în pas cu timpurile actuale, care sa-l pregătească pe proaspătul absolvent, de liceu sau şcoală profesională, să se adapteze din mers, din punct de vedere profesional, la cerinţele progresului tehnico-economic şi condiţiile concurenţei pe piaţa muncii.

O caracteristică esenţială a procesului de predare – învăţare a disciplinelor tehnice este interdisciplinaritatea şi pluridisciplinaritatea. Prin însuşirea disciplinelor de specialitate se asigură, în afara competenţei profesionale şi dobândirea valorii specifice, tehnice şi psiho-socio-morale, care au ca finalităţi nu numai profesionalizarea ci şi formarea tânărului ca om, care să aibă o atitudine participativă la rezolvarea problemelor, de ordin restrâns privind profesia, dar şi a celor de ordin social.

În concluzie, disciplinele de specialitate trebuie privite ca părţi ale aceluiaşi întreg constituit de procesul de învăţământ. Ele nu pot fi privite unilateral ci în unitate cu ele, ceea ce le diferenţiază este conţinutul finalităţilor pedagogice pe care urmează a le realiza elevii.

Lucrarea Aspecte privind clasificarea mecanismelor complexe cu came se doreşte a fi un exemplu din acest punct de vedere, ea fiind rezultatul unui studiu aprofundat, situându-se la graniţa dintre fizică, mecanică, mecanisme şi tehnologiei informaţiei.

Ţinând cont de multitudinea mecanismelor complexe cu bare şi frecvenţa cu care ele sunt întâlnite în practică, s-a realizat o clasificare a acestora după rolul funcţional în opt categorii. Pentru fiecare categorie sunt prezentate unul – două mecanisme, descrierile fiind făcute succint pentru fiecare categorie în parte.

2. CLASIFICAREA DUPĂ ROLUL FUNCŢIONAL A MECANISMELOR COMPLEXE CU CAMĂ

2.1. Mecanisme cu came utilizate în construcţia mecanismelor cu mişcare intermitentă 2.2. Mecanisme cu came utilizate în construcţia mecanismelor diferenţiale2.3. Mecanisme cu came utilizate în construcţia mecanismelor aparatelor de proiecţie2.4. Mecanisme cu came utilizate în construcţia preselor2.5. Mecanisme cu came utilizate în construcţia mecanismelor cu cursă variabilă2.6. Mecanisme cu came utilizate în construcţia mecanismelor de alimentare şi sortare2.7. Mecanisme cu came utilizate în construcţia motoarelor şi compresoarelor2.8. Mecanisme cu came utilizate în construcţia mecanismelor de tăiat

2.1. Mecanisme cu came utilizate în construcţia mecanismelor cu mişcare intermitentă

Mecanismul din figura 2.1.1 are în componenţa sa un mecanism cu camă de rotaţie 1 şi tachet de rotaţie cu rolă 2 prin care se realizează antrenarea unui mecanism variator de turaţie cu bare ce permite obţinerea la elementul 7 a unei mişcări oscilatorii şi transformarea acesteia, printr-un cuplaj unisens, într-o mişcare periodică continuă a elementului 8.

Primul mecanism este format din cama 1, sub forma unui disc excentric, ce se roteşte în jurul axei fixe care trece prin cupla de rotaţie din punctul O şi tachetul 2 ce pivotează în jurul axei fixe din B, contactul dintre camă şi tachet realizându-se prin intermediul rolei 3 (cupla de contact din punctul A) ce se roteşte liberă pe un ax solidar cu tachetul (cupla de rotaţie din punctul C).

1

Fig. 2.1.1. Schema cinematică a mecanismului cu camă – levier.

În componenţa mecanismului variator cu bare intră culisorul 4 (o cuplă compusă dintr-o cuplă de translaţie D şi una de rotaţie E), biela 5 care pivotează în jurul axei fixe ce trece prin punctul F fiind legată de elementul 7 printr-o cuplă de rotaţie în punctul G, şi balansierul 6 cuplat cu elementul 9 prin cupla din H.

Cu elementul 9, a cărui cuplă de rotaţie este K, se poate modifica poziţia cuplei din H a balansierului 6, lucru ce permite modificarea amplitudinii de oscilaţie a elementului 7 şi implicit turaţia la elementul 8.

Varierea poziţiei elementului 9 se face prin maneta M de care este ataşată o camă de blocare 10. Prin acţionarea manetei M se deblochează cama 10, elementul 9 se roteşte şi se aduce într-o nouă poziţie, iar în final prin aducerea manetei M în poziţia iniţială se blochează din nou elementul 9.

Pentru un ciclu de funcţionare punctul H este punct fix, iar modificarea poziţiei lui nu se poate realiza decât în pauza dintre cicluri.

La o rotaţie completă a camei circulare 1, se generează un impuls ce determină rotirea arborelui de ieşire 8, al cuplajului unisens, cu un unghi mai mic de radiani, mărimea sau micşorarea amplitudinii unghiului de oscilaţie al elementului condus fiind dată de posibilitatea variaţiei raportului de transmitere prin intermediul elementului 9.

Mecanismul are ca dezavantaj neuniformitatea turaţiei la ieşire. Uniformizarea acesteia se realizează prin dispunerea în paralel echifazat a două sau mai multor mecanisme identice, lucru ce asigură un grad mic de neuniformitate al impulsurilor.

Mecanismul din figura 2.1.2 transformă mişcarea continuă de rotaţie a camei 1 într-o mişcare de rotaţie intermitentă cu pauze a elementului 14.

Fig. 2.1.2. Schema cinematică a mecanismului cu camă – levier şi tambur cu mişcare de rotaţie intermitentă cu pauze.

2

Cama 1 se roteşte în jurul axei fixe din O şi prezintă două canale profilate la interior pe care alunecă rolele 2, 3, şi 4 ale tacheţilor 5, 6, respectiv 7 ce oscilează în jurul axelor fixe ce trec prin cuplele de rotaţie D, E şi F.

Elementul 14 este un tambur de alimentare ce se roteşte liber în jurul axei fixe din T, perioada de rotire a tamburului corespunzând procesului de alimentare cu material.

La deplasarea tachetului 5 elementul de legătură 8 roteşte elementul 9 ce are axa de oscilaţie în T. De elementul 9, prin cupla de rotaţie din R, este articulată pârghia 12 prevăzută cu sabotul de fixare 13 (articulat în punctul S).

Pârghia 12 se leagă prin intermediul cuplei din P de elementul 10, care prin articulaţia din H este prinsă de tachetul 6. Al treilea tachet 7 are articulat în G sabotul de frânare 11.

Când cama 1 se roteşte tacheţii 5 şi 6 realizează mişcarea intermitentă a tamburului, iar tachetul 7 prin intermediul sabotului de frânare 11 realizează perioadele de pauză.

2.2. Mecanisme cu came utilizate în construcţia mecanismelor diferenţiale

Mecanismul din figura 2.2.1 este folosit pentru determinarea produsului , unde este unghiul de rotire al camei 1, iar unghiul de rotire al camei 10.

Mecanismul are în componenţa sa două mecanisme cu camă de rotaţie şi tachet de translaţie cu rolă 1, 2 şi 3 respectiv 10, 9 şi 8, camele fiind circulare.

Tacheţii 2 şi 9 sunt în legătură cu elementul 5 prin intermediul elementelor 4 şi 7 care sunt alcătuite dintr-o cuplă de translaţie şi una de rotaţie.

La elementul 5 este legat prin intermediul cuplei de rotaţie din F elementul de execuţie 6, element care realizează o mişcare de translaţie proporţională cu produsul .

Fig. 2.2.1. Schema cinematică a unui mecanism diferenţial cu camă pentru realizarea produsului .

Un alt mecanism de acelaşi tip este prezentat în figura 2.2.2.Cama 1 se roteşte în jurul axei fixe O şi prin cupla de contact din A realizată cu rolei 3 a

tachetului 2 îi imprimă acestuia o mişcare de translaţie în lungul axei OB. Tachetul 2, prin intermediul culisorului 4 (o cuplă dublă de rotaţie şi translaţie), transmite mişcarea către elementul 6. Elementul 6 este conectat prin cupla de rotaţie din F la elementul 7 şi prin culisorul 5 la elementul 8.

Elementele 7 şi 8 au mişcare de translaţie, axele lor – şi – fiind paralele între ele şi perpendiculare pe axa OB de translaţie a tachetului.

Notând cu legea de deplasare a tachetului 2 (unde este unghiul de rotire al camei 1) şi

cu şi deplasările elementelor 7 respectiv 8, există următoarea relaţie de legătură între cele trei

3

mărimi:

unde k este o constantă constructivă ce reprezintă distanţa dintre cele două axe de translaţie ale elementelor 7 şi 8.

Fig. 2.2.2. Schema cinematică a unui mecanism diferenţial cu camă pentru determinarea produsului a două funcţii dintre care una complexă.

2.3. Mecanisme cu came utilizate în construcţia mecanismelor aparatelor de proiecţie

Mecanismul din figura 2.3.1 este folosit la aparatele de proiecţie din cinematografie pentru antrenarea peliculei de film şi are în componenţa sa un mecanism cu camă de rotaţie şi tachet cu mişcare plan paralelă.

Tachetul este lama elastică 2 (nituită pe suportul 3) care prin intermediul vârfului V transportă filmul astfel: la o rotaţie completă a camei 1 în jurul axei fixe O, datorită bielei 4 (articulată în punctul B pe cama 1 şi în C pe suportul 3) suportul 3 are o mişcare de translaţie în lungul axei , iar lama elastică 2 realizează pătrunderea vârfului V în orificiul filmului, avansarea acestuia şi revenirea în poziţia iniţială.

Fig. 2.3.1. Schema cinematică a unui mecanism cu camă şi element elastic.

4

În figura 2.3.2 este prezentat tot un mecanism folosit la aparatele de proiecţie.

Fig. 2.3.2. Schema cinematică a unui mecanism folosit la aparatele de proiecţie.

Mecanismul are în componenţa sa un mecanism cu camă şi un mecanism dublu paralelogram.Cama 1 de lăţime constantă are mişcare de rotaţie în jurul punctului fix O, iar tachetul 2 este

legat de mecanismul dublu paralelogram prin cuplele de rotaţie E şi F, între elementele 3 ÷ 7 existând relaţiile , şi .

Datorită acestor simetrii, la rotaţia camei 1, tachetul 2 are mişcare de translaţie, pintenul V pătrunzând în lăcaşul lateral al filmului realizând avansarea acestuia întocmai ca şi în cazul precedent.

2.4. Mecanisme cu came utilizate în construcţia preselor

Mecanismul din figura 2.4.1 este folosit în schemele cinematice a preselor orizontale şi are în componenţa sa un mecanism cu camă de rotaţie şi tachet de rotaţie cu rolă alături de diada RRT formată din elementele 4 şi 5.

Fig. 2.4.1. Schema cinematică a unui mecanism de presă orizontală.

Elementul motor, cama 1 articulată în O, transmite mişcarea la balansierul 2, ce are rol de tachet, prin intermediul rolei 3. Contactul permanent între camă şi tachet este asigurat de arcul 6.

Prin cupla din D tachetul-balansier transmite mişcarea spre biela 4, DE, şi mai apoi spre elementul 5 care are mişcare de translaţie. De acesta este ataşat rigid berbecul 8 al presei.

Un mecanism cu destinaţie asemănătoare este prezentat în figura 2.4.2. Acesta este compus din mecanismul cu camă de rotaţie şi tachet de rotaţie cu rolă (1, 2 şi 3), diada RRR cu elementele 4 şi 5 şi diada RRT cu elementele componente 6 şi 7.

5

Fig. 2.4.2. Schema cinematică a unui mecanism de presă orizontală.

Funcţionarea mecanismului este asemănătoare cu a mecanismului anterior, cu deosebirea că mişcarea de la cama 1 se transmite mai întâi spre mecanismul patrulater articulat BDEF şi mai apoi prin biela 6 la elementul 7 cu mişcare de translaţie. Elementul 7 are fixat berbecul 10 al presei orizontale.

2.5. Mecanisme cu came utilizate în construcţia mecanismelor cu cursă variabilă

În figurile 2.5.1 şi 2.5.2 sunt prezentate două mecanisme cu cursă variabilă. În ambele cazuri mişcarea produsă de cama 1 (camă în mişcare de rotaţie în jurul punctului O) se transmite prin tachetul oscilant cu rolă 2 şi biela 5 la elementul în mişcare de translaţie 6. Reglarea cursei se face cu o cuplă şurub - piuliţă (H).

În figura 2.5.1 şurubul 7 are piuliţa fixată de elementul 2 şi acţionează culisorul 4 deplasându-l în mişcare de translaţie spre dreapta sau spre stânga.

Se variază astfel distanţa d, distanţă ce influenţează cursa elementului 6.

Fig. 2.5.1. Schema cinematică mecanismului cu cursă variabilă.

În figura 2.5.2 şurubul 7 are piuliţa fixată la baza mecanismului şi acţionează asupra articulaţiei tachetului din B, modificând distanţa d.

Cupla de rotaţie din I s-a introdus pentru a transmite de la şurub la culisorul 4 numai mişcarea de translaţie.

6

Fig. 2.5.2. Schema cinematică a mecanismului ce foloseşte cursă variabilă.

2.6. Mecanisme cu came utilizate în construcţia mecanismelor de alimentare şi sortare

Mecanismul din figura 2.6.1 are în componenţa sa două mecanisme cu came cilindrice spaţiale , , solidare la rotaţie (axa de rotaţie fiind ) şi doi tacheţi oscilanţi (tachetul 2 are axa

de oscilaţie în B, iar tachetul 6 în punctul G).Contactul dintre tacheţi şi came este realizat prin rolele 3 şi 7 ce urmăresc canalele profilate

continue ale celor două came.

Fig. 2.6.1. Schema cinematică a mecanismului cu avans şi sortare.

7

Mişcarea se transmite de la camele , la elementul 10 astfel: de la cama prin intermediul tachetului 2, legat printr-o cuplă de rotaţie (punctul D) de elementul 4 care este solidar cu elementul 10, iar de la cama prin intermediul tachetului 6, legat printr-o cuplă de rotaţie în punctul F de elementul 5 ce face legătura cu elementul 4 prin cupla de translaţie din punctul E.

Printr-o proiectare judicioasă a canalelor profilate ale celor două came se obţine mişcarea dorită la elementul 10 cu ajutorul căruia se execută operaţii de sortare şi alimentare.

Un mecanism ce permite alimentarea cu material semifabricat de formă cilindrică este prezentat în figura 2.6.2.

Mişcarea se transmite de la cama 1 la tachetul oscilant 2 cu rolă. Acesta oscilează în jurul articulaţiei din B, iar în punctul D, printr-o cuplă de rotaţie, are montat elementul de alimentare 4.

Din canalul 5 elementul 4 transportă semifabricatul 6 la punctul de alimentare 7. Arcul 8 are rolul de a menţine contactul dintre elementul de alimentare şi semifabricat, iar arcul 9 are rolul de-a readuce tachetul în poziţia iniţială.

La o rotaţie completă a camei 1 tachetul 2 se roteşte antrenând elementul de alimentare 4 prin intermediul căruia se transportă câte un semifabricat 6 în locul de alimentare 7.

Fig. 2.6.2. Schema cinematică a unui mecanism de alimentare cu semifabricate.

2.7. Mecanisme cu came utilizate în construcţia motoarelor şi compresoarelor

Mecanismul motor din figura 2.7.1 are în componenţa sa cama 1 formată din doi lobi circulari simetrici de-a lungul cărora alunecă rolele 3, 6, 9 şi 12 ale tacheţilor 2, 5, 8 respectiv 11 ce antrenează patru pistoane poziţionate la .

Cama 1 se roteşte în jurul axei fixe ce trece prin O, iar tacheţii au mişcare de translaţie impusă de cuplele de translaţie din punctele .

Legătura dintre rolele tacheţilor este realizată prin intermediul bielelor 4, 7, 10 respectiv 13 prin intermediul cuplelor de rotaţie din punctele .

Pentru ca mecanismul să funcţioneze cele patru biele trebuie să fie identice. Mecanismul este folosit în construcţia motoarelor sau compresoarelor.

8

Fig. 2.7.1. Schema cinematică a unui mecanism motor.

2.8. Mecanisme cu came utilizate în construcţia mecanismelor de tăiat

Mecanismul de ştanţare din figura 2.8.1 are în componenţa sa un mecanism cu cama plană de rotaţie 1 şi un tachet de rotaţie 2 cu rolă. De rola 3 a tachetului este legat elementul 4 prin cupla de rotaţie din C, care transmite mişcarea primită de la cama 1 prin intermediul elementelor 5 şi 6 la cuţitul mobil 7.

Elementul 9 are rolul unui clichet (opritor), care prin blocarea elementului 8 permite oscilarea cuţitului 7 în jurul cuplei de rotaţie din H atunci când cama se roteşte în jurul axei fixe din O.

Legătura dintre elementele 8, 5, 6 şi 7 se realizează prin intermediul cuplelor de rotaţie din punctele E, F respectiv G.

La o rotire completă a camei 1, cuţitul mobil 7 are o oscilaţie în jurul punctului H, realizând ştanţarea materialului prin trecerea lui peste cuţitul fix 10.

Fig. 2.8.1. Schema cinematică a unui mecanism de ştanţare.

9

Deblocarea elementului 8 se realizează atunci când cama este în repaus, prin rotirea elementului 9 în jurul cuplei de rotaţie din K şi fixarea lui într-o altă poziţie decât cea din figură.

Un al doilea mecanism de acelaşi tip este redat în figura 2.8.2. Cama 1, ce prezintă un canal profilat la interior, transmite mişcarea la tachetul 2 prin intermediul rolei 3 ce alunecă de-a lungul canalului camei.

Tachetul 2, articulat în punctul B, este legat prin două cuple de rotaţie, în punctele D şi E, de elementele 4 respectiv 5, care fac legătura cu două lame de cuţit mobile 6 şi 7 prin intermediul articulaţiilor din punctele E şi H.

Cele două lamele sunt prinse între ele prin articulaţia fixă din G care le permite rotire uneia faţă de cealaltă.

Fig. 2.8.2. Schema cinematică a unei maşini cu mecanism de forfecare.

Prin rotirea camei 1 în jurul axei fixe ce trece prin O mişcarea se transmite la tachetul 2, prin cupla de contact din punctul A, iar prin elementele 4 şi 5 mai departe la cele două cuţite 6 respectiv 7 ce realizează debitarea materialului.

Pentru ca mecanismul să funcţioneze trebuie respectată relaţia: .

10